數(shù)值分析,任玉杰教程課后題.doc_第1頁
數(shù)值分析,任玉杰教程課后題.doc_第2頁
數(shù)值分析,任玉杰教程課后題.doc_第3頁
數(shù)值分析,任玉杰教程課后題.doc_第4頁
數(shù)值分析,任玉杰教程課后題.doc_第5頁
已閱讀5頁,還剩7頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

楊穎 應(yīng)用數(shù)學131802班 2013180502286.2 1.已知函數(shù)在1,7上具有二階連續(xù)導數(shù),且滿足條件f(x)=1,f(7)=12,.求線性插值多項式和函數(shù)值f(3.5),并估計其誤差.解: 輸入程序 X=1,7;Y=1,12; l01= poly(X(2)/( X(1)- X(2), l11= poly(X(1)/( X(2)- X(1), l0=poly2sym (l01),l1=poly2sym (l11), P = l01* Y(1)+ l11* Y(2), L=poly2sym (P),x=3.5; Y = polyval(P,x)運行后輸出基函數(shù)l0和l1及其插值多項式的系數(shù)向量P(略)、插值多項式L和插值Y為l01 = -0.1667 1.1667l11 = 0.1667 -0.1667l0 =7/6 - x/6l1 =x/6 - 1/6P =1.8333 -0.8333L =(11*x)/6 - 5/6Y =5.58336.35.給出節(jié)點數(shù)據(jù) ,,作五階牛頓插值多項式和差商,并寫出其估計誤差的公式.解 (1)保存名為newpoly.m的M文件.function A,C,L,wcgs,Cw= newploy(X,Y)n=length(X); A=zeros(n,n); A(:,1)=Y; s=0.0; p=1.0; q=1.0; c1=1.0; for j=2:n for i=j:n A(i,j)=(A(i,j-1)- A(i-1,j-1)/(X(i)-X(i-j+1); end b=poly(X(j-1);q1=conv(q,b); c1=c1*j; q=q1; end C=A(n,n); b=poly(X(n); q1=conv(q1,b); for k=(n-1):-1:1C=conv(C,poly(X(k); d=length(C); C(d)=C(d)+A(k,k);endL(k,:)=poly2sym(C); Q=poly2sym(q1);syms Mwcgs=M*Q/c1; Cw=q1/c1;(2)輸入MATLAB程序 X=-3.15 -1.00 0.01 1.02 2.03 3.25;Y=37.03 7.24 1.05 2.03 17.06 23.05; A,C,L,wcgs,Cw= newpoly (X,Y)運行后輸出差商矩陣A,五階牛頓插值多項式L及其系數(shù)向量C, 插值余項公式L及其向量Cw如下A = 37.0300 0 0 0 0 0 7.2400 -13.8558 0 0 0 0 1.0500 -6.1287 2.4453 0 0 0 2.0300 0.9703 3.5144 0.2564 0 0 17.0600 14.8812 6.8866 1.1129 0.1654 0 23.0500 4.9098 -4.4715 -3.5056 -1.0867 -0.1956C = -0.1956 -0.0479 2.2294 3.5063 -4.7185 1.0968L=-(3524262145772209*x5)/18014398509481984 - (431283038958129*x4)/9007199254740992 + (5020108164096803*x3)/2251799813685248 + (246736293371003*x2)/70368744177664 - (5312509994841131*x)/1125899906842624 + 154365339321353/140737488355328wcgs =(M*(x6 - (54*x5)/25 - (6869*x4)/625 + (204645801275343*x3)/8796093022208 + (5397560409786347*x2)/562949953421312 - (5994280682419117*x)/281474976710656 + 7637300625126911/36028797018963968)/720Cw = 0.0014 -0.0030 -0.0153 0.0323 0.0133 -0.0296 0.0003即L=1.09683171-4.71845673x+3.50633362x+2.22937587x-0.04788204x-0.19563585x估計其誤差的公式為=(x+3.15)(x+1.00)(x-0.01)(x-1.02)(x-2.03)(x-3.25),6.41.給定函數(shù)在點x=,處的函數(shù)值, ,和導數(shù)值,且,求函數(shù)在點處的三階埃爾米特插值多項式和誤差公式。解 (1)保存名為hermite.m的M文件.function Hc, Hk,wcgs,Cw= hermite (X,Y,Y1)m=length(X); n=1;s=0; H=0;q=1;c1=1; L=ones(m,m); G=ones(1,m);for k=1:n+1 V=1; for i=1:n+1 if k=i s=s+(1/(X(k)-X(i); V=conv(V,poly(X(i)/(X(k)-X(i); end h=poly(X(k); g=(1-2*h*s); G=g*Y(k)+h*Y1(k); end H=H+conv(G,conv(V,V); b=poly(X(k);b2=conv(b,b); q=conv(q,b2); t=2*n+2; Hc=H;Hk=poly2sym (H); Q=poly2sym(q);endfor i=1:t c1=c1*i; endsyms M,wcgs=M*Q/c1; Cw=q/c1;(2)在MATLAB工作窗口輸入程序X=pi/6,pi/4; Y=0.5,0.7071;Y1=0.8660,0.7071; Hc, Hk,wcgs,Cw= hermite (X,Y,Y1)運行后輸出三階埃爾米特插值多項式Hk及其系數(shù)向量Hc,誤差公式wcgs及其系數(shù)向量Cw如下Hc =96.2945 -166.7424 94.7792 -16.9739Hk=(3388060314322531*x3)/35184372088832 - (5866727782923391*x2)/35184372088832 + (6669496320254561*x)/70368744177664 - 2388870952879233/140737488355328wcgs =(M*(x4 - (5*pi*x3)/6 + (1427607315983063*x2)/562949953421312 - (4848606114706415*x)/4503599627370496 + 6092938140044889/36028797018963968)/24Cw =0.0417 -0.1091 0.1057 -0.0449 0.0070當=M時的誤差公式為R=0.0417-0.1091x+ 0.1057x-0.0449x+0.00706.51. 作函數(shù)在區(qū)間-5,5上的次拉格朗日插值多項式 的圖形,并討論插值多項式的次數(shù)與誤差的關(guān)系.解 將計算次拉格朗日插值多項式的值的MATLAB程序保存名為lagr1.m的M文件.function y=lagr1(x0,y0,x)n=length(x0); m=length(x);for i=1:m z=x(i);s=0.0;for k=1:n p=1.0;for j=1:nif j=k p=p*(z-x0(j)/(x0(k)-x0(j); end end s=p*y0(k)+s; end y(i)=s;End在MATLAB工作窗口輸入程序m=101; x=-5:10/(m-1):5; y=1./(1+25*x.2); z=0*x;plot(x,z,r,x,y,k-),gtext(y=1/(1+25*x2),pausen=3; x0=-5:10/(n-1):5; y0=1./(1+25*x0.2); y1=lagr1(x0,y0,x);hold on,plot(x,y1,g),gtext(n=2),pause,hold offn=5; x0=-5:10/(n-1):5; y0=1./(1+25*x0.2); y2=lagr1(x0,y0,x);hold on,plot(x,y2,b:),gtext(n=4),pause,hold offn=7; x0=-5:10/(n-1):5; y0=1./(1+25*x0.2); y3=lagr1(x0,y0,x);hold on,plot(x,y3,r),gtext(n=6),pause,hold offn=9; x0=-5:10/(n-1):5; y0=1./(1+25*x0.2); y4=lagr1(x0,y0,x);hold on,plot(x,y4,r:),gtext(n=8),pause,hold offn=11; x0=-5:10/(n-1):5; y0=1./(1+25*x0.2); y5=lagr1(x0,y0,x);hold on,plot(x,y5,m),gtext(n=10)title(高次拉格朗日插值的振蕩)回車運行后,便會逐次畫出在區(qū)間上的次拉格朗日插值多項式 的圖形從圖中可以看出,對于較大的|x|,隨著n的增大,L(x)振蕩越來越大,事實上可以證明,僅當是某一個正數(shù))時,才有=g(x).而在此區(qū)間外,是發(fā)散的。由于在大范圍內(nèi)使用高次插值多項式逼近的效果往往不理想,從而促使人們轉(zhuǎn)而尋求簡單的低次插值方法。從圖中可以看出,對于較大的|x|,隨著n的增大,L(x)振蕩越來越大,事實上可以證明,僅當是某一個正數(shù))時,才有=g(x).而在此區(qū)間外,是發(fā)散的。由于在大范圍內(nèi)使用高次插值多項式逼近的效果往往不理想,從而促使人們轉(zhuǎn)而尋求簡單的低次插值方法。6.7設(shè)函數(shù)定義在區(qū)間上,取n=10,按等距節(jié)點構(gòu)造四種插值函數(shù)S(x).(1) 用MATLAB程序計算各小區(qū)間中點處,作出及其后三種插值函數(shù),作出節(jié)點、插值點、和四種插值函數(shù)的圖形;(2) 并用MATLAB程序計算各小區(qū)間中點處四種插值及其相對誤差;(3) 用MATLAB程序估計和S(x)在區(qū)間上的的誤差限。解 (1)記節(jié)點的橫坐標,插值點,i= 編寫并保存名為sanli679.m的M文件如下h記節(jié)點的橫坐標插值點,.= tan(cos(3(1/2)+sin(2*X)./(3+4*X.2);YL=lagr1(x0,y0,X); YS=interp1(x0,y0,X,spline);YH=interp1(x0,y0,X, pchip); yL=lagr1(x0,y0,x); yX=interp1(x0,y0,x); yS=interp1(x0,y0,x,spline); yH=interp1(x0,y0,x, pchip); RL=abs(y-yL)./y);RS=abs(y-yS)./y); RH=abs(y-yH)./y); RX=abs(y-yX)./y);RLj=abs(y-yL);mRLj=mean(RLj);RSj=abs(y-yS);mRSj=mean(RSj);RHj=abs(y-yH);RXj=abs(y-yX);mRHj=mean(RHj);mRXj=mean(RXj);mRL=mean(RL);mRX=mean(RX);mRS=mean(RS);mRH=mean(RH);CZ=x y yL yX yS yH,R=x RL RX RS RH,mR=mRL mRX mRS mRHRj=x RLj RXj RSj RHj,mRj=mRLj mRXj mRSj mRHj,plot(x0,y0,bo,x,yS,r*,X,Y,k-,X,YL,g-.,X,YS,c:, X,YH,m-),legend(節(jié)點,三次樣條插值點,被插值函數(shù),拉格朗日插值函數(shù),三次樣條函數(shù),分段三次埃爾米特插值函數(shù))title(y=tan(cos(sqrt(3)+sin(2x)/(3+4x2)及其三種插值函數(shù),節(jié)點和插值點的圖形)運行程序 n=10;sanli679得到各小區(qū)間中點處的函數(shù)值,分段線性插值、拉格朗日插值、三次樣條插值和分段埃爾米特插值及其絕對誤差、相對誤差和平均值的結(jié)果,作出及其后三種插值函數(shù),插值點和節(jié)點的圖形(略). CZ = -2.8274 1.5499 0.9343 1.5483 1.5485 1.5487 -2.1991 1.5330 1.6668 1.5344 1.5350 1.5327 -1.5708 1.5269 1.4666 1.5293 1.5204 1.5293 -0.9425 1.5334 1.5848 1.5204 1.5585 1.5258 -0.3142 1.3800 1.3133 1.3099 1.3173 1.3070 0.3142 0.9803 1.0247 1.1057 1.0331 1.1032 0.9425 1.3060 1.2818 1.2785 1.2788 1.2600 1.5708 1.5269 1.5433 1.5032 1.5359 1.5202 2.1991 1.5553 1.5466 1.5530 1.5533 1.5544 2.8274 1.5556 1.4976 1.5553 1.5570 1.5559R = -2.8274 0.3972 0.0010 0.0009 0.0008 -2.1991 0.0873 0.0009 0.0013 0.0002 -1.5708 0.0394 0.0016 0.0042 0.0016 -0.9425 0.0335 0.0085 0.0164 0.0049 -0.3142 0.0483 0.0508 0.0454 0.0529 0.3142 0.0452 0.1279 0.0538 0.1253 0.9425 0.0186 0.0211 0.0209 0.0352 1.5708 0.0108 0.0155 0.0059 0.0043 2.1991 0.0056 0.0015 0.0013 0.0006 2.8274 0.0373 0.0002 0.0009 0.0002mR = 0.0723 0.0229 0.0151 0.0226Rj = -2.8274 0.6156 0.0016 0.0014 0.0012 -2.1991 0.1338 0.0014 0.0020 0.0003 -1.5708 0.0602 0.0025 0.0065 0.0025 -0.9425 0.0514 0.0130 0.0251 0.0076 -0.3142 0.0667 0.0701 0.0627 0.0730 0.3142 0.0443 0.1254 0.0528 0.1228 0.9425 0.0243 0.0275 0.0273 0.0460 1.5708 0.0165 0.0236 0.0090 0.0066 2.1991 0.0087 0.0023 0.0020 0.0009 2.8274 0.0580 0.0002 0.0014 0.0003mRj = 0.1080 0.0268 0.0190 0.0261(3).在MATLAB工作窗口輸入程序 syms x y=tan(cos(3(1/2)+sin(2*x)/(3+4*x2);yxx=dif

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評論

0/150

提交評論